水解酸化＋曝气生物滤池在中水回用工程中的应用

　　1 水质、水量及标准

　　 工程设计污水处理能力4 000 m3/d，设计进水水质及执行标准如表1所示。

　　表1 进水水质及执行标准

项　　目	pH	CODCr/（mg·L-1）	SS/（mg·L-1）	NH3-N/（mg·L-1）	TP/（mg·L-1）
进水水质	7.0~8.0	240～330	150～200	40～50	4.5～5.5
处理标准	6～9	50	10	10	0.5

　　2 工艺流程
　　 根据宾馆和生活小区污水的特点以及宾馆内外的环境特色，工程建成半地埋式。原水经过机械格栅进入调节池，经水泵提升进入水解酸化池，出水自流入曝气生物滤池。经过生物处理后的出水加入硫酸铝再通过纤维过滤罐，投加ClO2后进入回用清水池。曝气生物滤池的反冲洗出水回流到调节池，活性污泥在水解酸化池内进行消化处理。工艺流程如图1所示。

3 主体工艺设计

　　3.1 调节池和水解酸化池
　　调节池总容积1 000 m3，为了防止从曝气生物滤池反冲洗产生的污泥在调节池内沉降，在调节池的两端设有水下搅拌机。水解酸化池为上流式厌氧污泥床反应器（UASB）的改进型。由于曝气生物滤池反冲洗产生的污泥也进入水解酸化池，使得污水与污泥同时得到处理，从而取代了污泥沉淀池和污泥消化池。为了使水解酸化池内均匀布水，在水解酸化池上采用专用的布水装置。水力负荷1.5 m/h，水力停留时间3.0 h，总容积556 m3，单池尺寸5.5 m×5.0 m×5.0 m，四格并联运行。
　　3.2 曝气生物滤池
　　曝气生物滤池使用了一种烧结粒状滤料，在其表面生长有生物膜，污水自下向上流过滤料，曝气系统提供曝气，使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解。池体为半地埋式，总容积500 m3，单池尺寸5.0 m×5.0 m×5.0 m，容积负荷ρ(COD）=2.0 kg/(m3·d)，水力停留时间3.0 h，滤料容积300 m3，气水比8:1。
　　4 运行调试
　　4.1 水解酸化池的调试
　　水解酸化池启动时按照15 g/L绝干污泥量投加城市污水处理厂的消化污泥，接着小水量进水（800 m3/d）。运行初期有大量的轻质污泥和杂质随水流带出，出水混浊，直接排入下水道，随着运行时间增加，出水水质得到改善。4 d后，水解酸化池出水悬浮物含量少，水质清澈。此时，出水引入曝气生物滤池与水解酸化池同步调试。当COD去除率达到30％以上，SS去除率40％以上，认为调试完成，投入运行。
　　4.2 曝气生物滤池的调试
　　 处理生活污水时，挂膜采用直接挂膜法。在连续充氧曝气的情况下，小水量连续进水，进水量控制在总水量的1/4。每天对曝气生物滤池的进出水质进行化验。15 d后，出水水质即有明显的变化。在此期间，由于进水量小，池内的生物量少，反冲周期不宜过短，一般控制在5 d左右。经过45 d的运行后，进水量从800 m3/d逐步增加到3 500 m3/d（实际水量少于设计水量），此时COD负荷达到1.7 kg/（m3·d）。出水COD≤40 mg/L，去除率≥90％，达到了预期设计的要求。反冲洗周期也从开始时的5 d缩短为2 d。
　　在曝气生物滤池的运行中，反冲洗是维持曝气生物滤池功能的关键。影响反冲洗效果的因素有反冲洗的程序、时间和强度[1]。反冲洗的程序一般为先用气冲5 min，强度10 L/（m2·s），再气水联合反冲15 min，气冲强度10 L/（m2·s），水冲强度6 L/（m2·s），最后是水洗5 min，水冲强度6 L/（m2·s）。由于反冲洗后，滤料层以上还有许多悬浮物，在滤池开始进水运行后，出水仍需通过反冲洗出水管道回流到调节池，以免纤维过滤器的过快失效。经过2 h的漂洗后，滤池出水的SS即恢复正常。此时，关闭反冲洗出水阀门，滤池恢复到正常运行状态。
　　本工程曝气生物滤池的鼓风机按照气水比8:1选型，为了研究气水比对曝气生物滤池有机负荷的去除和硝化反应效果的影响，通过调整鼓风机曝气量改变气水比，实际运行结果显示，在气水比6:1时即可满足除碳和硝化反应对于DO的需求[2]。
　　4.3 调试中发现的问题及解决办法
　　生活污水中的含磷量一般在5 mg/L左右，通过曝气生物滤池的处理后出水还有2～3 mg/L。工程采用硫酸铝作为化学除磷的药剂，投加量比为10:1[1]，但实际运行效果不理想。后通过混凝实验发现，水力学条件对混凝除磷的效果影响较大，一般控制GT值在104～105范围内[3]。由于水中的含磷量相对较低，投加的混凝剂只有在较激烈的湍流中才能与水中的磷酸盐反应生成细小的矾花，而反应池中的水力搅拌强度达不到混凝反应的要求。在反应池内增加搅拌设备后，混凝效果明显改善，经过纤维过滤器后的出水TP≤0.5 mg/L。

　　表2 出水水质监测结果

水 量m3/d	CODCr/（mg·L-1）	SS/（mg·L-1）	NH3-N/（mg·L-1）	TP/（mg·L-1）	pH
进水	出水	去除率/%	进水	出水	去除率/%	进水	出水	去除率/%	进水	出水	去除率/%	进水	出水
3 500	268	23.8	91.1	195	7.8	96.0	53.80	2.43	95.5	4.53	0.25	94.5	7.2	7.1
3 750	286	27.8	90.3	188	6.6	96.5	45.80	3.18	93.1	5.22	0.23	95.6	7.3	6.9
3 450	310	33.1	89.3	171	6.1	96.4	50.35	4.51	91.0	4.56	0.16	96.5	6.9	7.1
3 600	277	27.7	90.0	154	4.2	97.3	48.79	6.25	87.2	5.01	0.25	95.0	7.1	6.8
3 700	296	26.3	91.1	176	4.4	97.5	43.27	5.33	87.7	5.23	0.41	92.2	7.1	6.9

　　4.4 运行结果
　　工程调试结束后，取样监测的结果见表2。
　　5 结 论

　　（1）该工程吨水投资费用为1 100元，吨水运行费用0.6元，相比自来水价格吨水2.7元，每吨水节省2.1元，经济效益良好。

　　（2）处理宾馆和生活小区的污水，曝气生物滤池在气水比6:1时即可满足除碳和硝化反应对DO的需求。
　　（3）在用硫酸铝进行化学法除磷时，水力学条件对除磷效果影响较大，一般控制GT值在104～105范围内。
　　（4）水解酸化池＋曝气生物滤池组合工艺处理宾馆和生活小区的污水，其出水水质达到了中水回用的要求。这一工艺具有建设投资省、占地面积少、运行费用低、耐冲击负荷能力强、系统稳定性好等特点。

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